什么是開關(guān)電源？開關(guān)電源工作原理是什么？

開關(guān)電源在生產(chǎn)生活中廣泛使用，是電子設(shè)計中重要的一環(huán)，開關(guān)電源小型、輕量、效率高，但是關(guān)于開關(guān)電源大家是否真正了解呢？

開關(guān)電源在生產(chǎn)生活中廣泛使用，是電子設(shè)計中重要的一環(huán)，開關(guān)電源小型、輕量、效率高，但是關(guān)于開關(guān)電源大家是否真正了解呢？本文將從開關(guān)電源的含義、開關(guān)電源的工作原理等方面為大家具體介紹，幫助大家更好的理解開關(guān)電源。

一、什么是開關(guān)電源

開關(guān)電源就是利用電子開關(guān)器件(如晶體管、場效應(yīng)管、可控硅閘流管等)，通過控制電路，使電子開關(guān)器件不停地“接通”和“關(guān)斷”，讓電子開關(guān)器件對輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，從而實現(xiàn)DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動穩(wěn)壓。

開關(guān)電源是相對線性電源來說的。他輸入端直接將交流電整流變成直流電，再在高頻震蕩電路的作用下，用開關(guān)管控制電流的通斷，形成高頻脈沖電流。在電感（高頻變壓器）的幫助下，輸出穩(wěn)定的低壓直流電。由于變壓器的磁芯大小與他的工作頻率的平方成反比，頻率越高鐵心越小。這樣就可以大大減小變壓器，使電源減輕重量和體積。而且由于它直接控制直流，使這種電源的效率比線性電源高很多。這樣就節(jié)省了能源，因此它受到人們的青睞。但它也有缺點，開關(guān)電源電路復(fù)雜，維修困難，對電路的污染嚴(yán)重。電源噪聲大，不適合用于某些低噪聲電路。

線性電源（Liner power supply）是先將交流電經(jīng)過變壓器降低電壓幅值，再經(jīng)過整流電路整流后，得到脈沖直流電，后經(jīng)濾波得到帶有微小波紋電壓的直流電壓。要達(dá)到高精度的直流電壓，必須經(jīng)過穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓。

二、開關(guān)電源的工作原理

開關(guān)電源的工作過程是很容易理解的，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是，PWM開關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的(在導(dǎo)通時，電壓低，電流大;關(guān)斷時，電壓高，電流小)/功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。

與線性電源相比，PWM開關(guān)電源更為有效的工作過程是通過“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實現(xiàn)的。

三、開關(guān)電源的優(yōu)缺點：

開關(guān)電源的主要優(yōu)點：體積小、重量輕（體積和重量只有線性電源的20～30%）、效率高（一般為60～70%，而線性電源只有30～40%）、自身抗干擾性強(qiáng)、輸出電壓范圍寬、模塊化。

開關(guān)電源的主要缺點：由于逆變電路中會產(chǎn)生高頻電壓，對周圍設(shè)備有一定的干擾。需要良好的屏蔽及接地。

交流電經(jīng)過整流，可以得到直流電。但是，由于交流電壓及負(fù)載電流的變化，整流后得到的直流電壓通常會造成20%到40%的電壓變化。為了得到穩(wěn)定的直流電壓，必須采用穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)穩(wěn)壓。按照實現(xiàn)方法的不同，穩(wěn)壓電源可分為三種：線性穩(wěn)壓電源、相控穩(wěn)壓電源、開關(guān)穩(wěn)壓電源。其中開關(guān)電源代表低碳環(huán)保和先進(jìn)電源的發(fā)展趨勢。

四、開關(guān)電源選擇時的注意事項

（1) 選用合適的輸入電壓規(guī)格;

（2) 選擇合適的功率。為了使電源的壽命增長，可選用多30%輸出功率額定的機(jī)種。

（3) 考慮負(fù)載特性。如果負(fù)載是馬達(dá)、燈泡或電容性負(fù)載，當(dāng)開機(jī)瞬間時電流較大，應(yīng)選用合適電源以免過載。如果負(fù)載是馬達(dá)時應(yīng)考慮停機(jī)時電壓倒灌。

（4) 此外尚需考慮電源的工作環(huán)境溫度，及有無額外的輔助散熱設(shè)備，在過高的環(huán)溫電源需減額輸出。環(huán)溫對輸出功率的減額曲線。

（5) 根據(jù)應(yīng)用所需選擇各項功能：

保護(hù)功能：過電壓保護(hù)(OVP)、過溫度保護(hù)(OTP)、過負(fù)載保護(hù)(OLP)等。

應(yīng)用功能：信號功能(供電正常、供電失效)、遙控功能、遙測功能、并聯(lián)功能等。

特殊功能：功因矯正(PFC)、不斷電(UPS)。